螺杆钻具参数的计算

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1、螺杆钻具排量的计算：在井下动力钻具中 ，钻井液总是子上而下刘静马达的，而钻头的工作旋向有总是顺时针旋 转，因此，单螺杆钻马达的的转子和定子的旋向是左旋的。钻头的转动来自转子的自转。转子自转 r=zN (N + l)h2兀，密封线下移z,由此可求出转子的自转一周密封线的下移距离H：r 2兀可求的或(l-27)l-28)7HH=N(N+l)hH=NT =(N+l)Tsr若以A表示定子线性包容的面积，A表示转子线型所包容的面积。择流过的面积Ag为srGA = A -A(1-29)G s r螺杆马达的每转排量q (即当钻头旋转一周，流过马达的液体量)为q=A H(1-30)将式子(1-28)(1-29

2、)带入(1-30)可得到：q= A NT =( A -A ) NTG ss rs可见每转排量去、纯粹是一个几何量，它与马达的线型、头数和定子导程有关，式子(1-30) 是一个通式。对单头马达，令N=1，结合图1-7图图1-19、图2-22中的有关参数，可写出A =兀 R2rA=兀 R2+4eD=兀 R2srA = A -A =8eR=4eDG s rrT =2hs可得出 q=16eRh螺杆马达理论扭矩和转速的计算：若设钻头的输出转矩为M,马达入口与出口的钻井液压力差为Ap,忽略马达及钻具传动轴等部件的摩擦，那么，由马达吸收的水马力与其输出功率相等，既Ap - q=M 2 兀则M= fP (A

3、- A ) NT2 兀srs由此同时很容易有每转排量 q 和输入体积流量 Q 求的无水利损失下的转速，即理论转速60Qnt q螺杆钻具轴向力的计算： 多线单螺杆钻具螺杆上作用的轴向力，是由于液压降所产生的轴向力和啮合力的轴 向分量之和，数值是很大的。精确的计算螺杆工作时所承受的轴向力以正确的选择支承 是提高单螺杆钻具的使用寿命、工作可靠性及能量指标的重要条件之一。图 1.3 中给出单螺杆钻具和螺杆上作用轴向力的简图( 略去螺杆本身重量的影响) 。(D - h)2e4作用在螺杆端面上的液体压力降造成轴向力Gy可按下式计算:兀G =Ap -p式中D-h螺杆齿的平均直径Dm,它所限制的面积近似地等于

4、啮合线所限制的面积，在 e该面积上作用有液体压力降。De为螺杆的外径，mm； h为螺杆的齿高，mm； p 液体的压力降，MPa。作用在螺杆上的理论转矩M由下式确定：1-8)式子中：e-偏心距mmz螺杆的线数(或齿数)Ts-衬套导程 s式(1-8)的转矩引起从衬套齿边来的法向作用力Nen，将它分解为啮合力的周向分量Fen和轴向分量Gen。轴向分量Gen由下式计算：G = F tgpen en2M-t-1-19)式中B 在螺杆平均直径上螺旋线的斜角,r1-10)将式(1-8)的转矩Mt值和式(1-10) tgp值代入，得兀 eApD zTG =msen Tr式子中Tr-螺杆导程，mm。那么，作用在螺杆上的总轴向力 G 则为G = G + Gp en=兀 ApD (m